Синхронизация биоритмов

Суточные ритмы биохимических процессов и физиологических функций строго организованы, т. е. биоритмы согласованы во времени, или синхронны. Например, ЧСС и частота дыхания соотносятся как 4: 1 (72: 18, 80: 20). Именно это соот­ношение обеспечивает оптимальное снабжение тканей кислородом и согласуется с ритмами обмена веществ.

Согласно такой организованности биоритмов, существуют эндогенные (внут­ренние) и экзогенные (внешние) факторы, которые играют роль «датчиков време­ни». Так, у спелеологов (более 100 человек), которые находились в пещерах в усло­виях полной изоляции от внешних «датчиков времени» (смены освещения, трудо­вой деятельности, информации о событиях во внешнем мире и т. д.) изменялось субъективное ощущение времени и цикл сон - бодрствование. Например, у од­ного спелеолога длительность бодрствования продолжалась 45 ч, а сон — 20 ч, а он оценил бодрствование в 14 ч, сон — в 8-10 ч. Такая десинхронизация ритмов объясняется наличием эндогенных и экзогенных механизмов, которые определя­ют ритмическую структуру функций живого организма.

Существует несколько теорий о природе эндогенных и внутренних факторах. В 1976 г. была разработана хрононгипотеза, согласно которой в структуре ДНК есть участок — «хронон», контролирующий биоритмы. Согласно же мультиосцил- ляторной модели биоритмов (лат. multi — много, oscillatio — колебание), в организ­ме существует множество водителей ритма — пейсмейкеров (англ. расе — скорость, темп, make — делать). Они генерируют колебания, т. е. являются осцилляторами. Пейсмейкеры могут находиться как в клетках органов, так и вне функционирую­щих клеток.

Общая синхронизация осуществляется внешними факторами. К ним отно­сятся геофизические факторы: фотопериоды (день-ночь), колебания геомагнит­ного поля Земли, значительные изменения температуры среды и др.

Для современного человека большое значение имеет изменение филогенети­чески сложившегося стереотипа. Человек — существо дневной активности, но в современных условиях он нередко вынужден работать в ночную смену. Из-за де­фицита времени у человека решение многих бытовых проблем переносится на ве­черние и ночные часы. Такие социальные факторы изменяют эволюционно свойст­венные человеку биоритмические процессы.

Таким образом, живым организмам свойственна наследственно закрепленная цикличность многих физиологических процессов, т. е. биоритмы имеют эндоген­ную природу. Однако в организации колебательных процессов в организме, в их интеграции, большую роль играют экзогенные факторы: геофизические (для жи­вотных и человека) и социальные (для человека).

Нервные и гуморальные механизмы ритмической организации физиологичес­ких функций

В процессе эволюции выработались сложные механизмы нервной и гумораль­ной регуляции биоритмов, их оптимальная синхронизация. Наиболее изучены механизмы регуляции циркадианных биологических ритмов, которые возника­ют в результате суточных колебаний освещенности и других геофизических фак­торов.

Запуск циркадианных колебаний и их взаимосвязь осуществляется деятель­ностью центрального нервного механизма, который выполняет пейсмейкерную функцию. Для реализации действия центрального пейсмейкера, передачи его «ко­манд» к органам и тканям необходимо участие гуморального, прежде всего гормо­нального, звена регуляции.

Свет является основным фактором, который определяет деятельность суп- рахиазматических ядер (СХЯ) как биологических часов. Информация о свето­вом режиме поступает в СХЯ из сетчатки глаза. Они получают также сигналы от других отделов мозга (афферентные входы) и посылают импульсы к различным мозговым структурам (эфферентные входы). Через эфферентные пути СХЯ участ­вуют в регуляции ритмической деятельности эндокринной системы, кровообра­щения, пищевого поведения и других функций.

Другой структурой, важной для ритмической организации функций, являет­ся эпифиз, или шишковидная железа. Эпифиз — нейроэндокринный трансдуктор, т. е. орган, передающий информацию об освещенности среды от нервной систе­мы к эндокринной. В клетках эпифиза синтезируется биологически активное ве­щество — мелатонин. Активность синтеза мелатонина зависит от времени суток: в темную фазу суток он максимален, в светлую — минимален. Вырабатываемый эпифизом мелатонин поступает в гипоталамус. Таким образом, через мелатонин СХЯ связаны с гипоталамусом, в частности, с его нейросекреторными клетками, вырабатывающими нейрогормоны и регулирующими гормональную функцию пе­редней доли гипофиза. Мелатонин тормозит гипоталамическую нейросекрецию, что, в свою очередь, снижает выработку тропных гормонов гипофиза и вызывает уменьшение активности периферических желез внутренней секреции.

Биоритмологическая индивидуальность

У людей и животных установлена биоритмологическая индивидуальность, кото­рая определяется генотипическими особенностями эндогенных пейсмейкеров и различиями реакции на действие внешних факторов.

Среди людей существуют жаворонки и совы, т. е. люди, у которых акрофаза биоритмов приходится на утро или вечер соответственно.

У жаворонков более высокая работоспособность в утреннее время. Они ло­жатся спать и просыпаются в среднем на 2 ч раньше сов, их сон от ночи к ночи более стабилен. У сов работоспособность более высокая вечером и ночью.

Существуют разные методики выявления биоритмологической индивидуаль­ности: измерение температуры тела, ЧСС, дыхания, уровня обмена веществ в те­чение суток.

ДЕСИНХРОНОЗЫ

Десинхронозы — нарушение согласования внешних (природных, социальных) и внутренних биологических ритмов, а также рассогласование различных биологи­ческих ритмов между собой. Различают десинхроноз острый и хронический, яв­ный и скрытый, тотальный и частичный. Причинами десинхронозов могут быть:

развитие стрессовой реакции на необычный по силе и качеству стимул (эмо­циональный или физический, а также переутомление и заболевание);

перемещения человека на большие расстояния воздушным транспортом;

ночная работа.

При быстрых трансмеридиальных перемещениях десинхронозы развиваются ча­ще, если разница во времени между пунктами отправления и прибытия состав­ляет 2-3 ч и более. При этом нарушаются различные биоритмы, которые затем восстанавливаются в разное время. Раньше нормализуются сон и бодрствова­ние, восстанавливаются простые психомоторные реакции, позднее — ряд висце­ральных функций, работоспособность, обмен веществ и эндокринные функции. Последние восстанавливаются лишь через 2-3 месяца. При десинхронозе возни­кает ощущение дискомфорта и тревожности, повышается вероятность развития неврозов, острых респираторных и желудочно-кишечных заболеваний. Десин­хроноз может быть неспецифическим проявлением большинства патологических состояний организма, а его исчезновение свидетельствует о выздоровлении.

Для предупреждения десинхроноза людям, которые вынуждены часто трансме- ридиально перемещаться, следует придерживаться следующих советов:

постараться не работать в течение суток до и после полета;

прилетать на заседание, конференцию накануне, а не в день их начала;

меньше курить и употреблять алкоголь в дни командировок (то и другое вы­зывает стресс, углубляет десинхроноз);

избегать употребления жареных и жирных блюд (органы пищеварения при десинхронозе особенно страдают);

иметь при себе легкие слабительные и успокаивающие средства;

носить удобную одежду и обувь.

Причиной десинхроноза может быть также сменная и сверхурочная работа. К при­меру, у каждой второй беременной женщины, работающей сверхурочно или ночью, рождаются недоношенные дети, заболеваемость и смертность у таких детей повы­шены. Люди, работающие в три смены, чаще страдают язвенной болезнью и сердеч­но-сосудистыми заболеваниями.

К сменной и сверхурочной работе нужно адаптироваться. При адаптации не­обходимо учитывать состояние организма и уровень здоровья.

Около 20 % людей не могут адаптироваться к сменному труду. Жаворонки хуже переносят такие условия и чаще болеют. За рубежом для работы ночью при­влекают в основном сов, биоритмологические особенности людей учитывают и при заселении общежитий.

Адаптация к сменной работе облегчается, во-первых, рациональным чередо­ванием рабочих смен. Наиболее оптимальный следующий цикл: два дня — ут­ренние, два дня — вечерние смены, выходной, два ночных дежурства, выходной. Мягкий для организма — шестичасовой «шаг» перехода от одной смены к другой, а наилучший график сменной работы — четыре смены по шесть часов.

Десинхронозы, вызванные сменной работой, также можно предупредить: ор­ганизацией отдыха не только после работы, но и перед ее началом; увеличением доли белка в пищевом рационе; умеренной физической нагрузкой.

 

РАЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ РЕЖИМА ДНЯ ШКОЛЬНИКОВ

Умственная работоспособность человека — результат интеграции внутрикорковых процессов и многих физиологических функций, происходящих в организме при выполнении умственной работы. Напряженная умственная работа невозможна без высокого уровня функционирования кровообращения, обмена веществ и др. Соответственно должна повышаться степень напряжения регуляторных механиз­мов, мобилизовываться функциональный резерв. В разное время суток этот ре­зерв неодинаков. Следовательно, для оптимальной адаптации организма к услови­ям существования необходима синхронизация биоритмов функции коры больших полушарий головного мозга и вегетативных функций. Таким образом, рациональ­ная организация труда и учебного процесса должна базироваться на учете биорит­мов школьников. Акрофаза умственной работоспособности приходится на 10 ч 30 мин, а акрофазы циркадианных ритмов температуры тела и ряда показателей сердечно-сосудистой системы — на 12 ч 30 мин. Если учебный процесс совпадает с биоритмологическим оптимумом, то продуктивность умственной работы будет максимальной.

Совмещение учебных занятий со временем оптимума физиологических фун­кций детей в течение суток возможно только при правильном составлении рас­писания и рациональном распределении домашних заданий.

Существующая в школах организация учебного процесса не позволяет совме­щать биоритмы психических и соматических функций учащихся. Неправильное построение режима дня школьников и учебные перегрузки часто приводят к раз­витию десинхроноза. Для его профилактики необходимо, чтобы в часы учебных занятий была обеспечена стойкая акрофаза физиологических функций. Достичь этого можно с помощью освещения, которое является важнейшим естественным синхронизатором биоритмов, и двигательной активности.

Для сохранения здоровья школьников, профилактики утомления и десинхроноза необходимо соблюдать достаточный объем двигательной активности в часы учебных занятий. Объем дневной двигательной активности составляет 15000­25000 локомоций. Примерно 1/3 этого объема должна реализовываться в учебное время за счет увеличения количества уроков физической культуры и организации двигательной активности во время перемены. 2/3 двигательной активности могут быть реализованы во второй половине дня за счет участия в спортивно-массовой работе и физическом труде в свободное от занятий время.